(57)【要約】【課題】  ソリッドイマージョンレンズの集光部にダストが付着することなく、安定した近接場光による光記録再生をすることができるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供する。【解決手段】  集光部に向けて傾斜する傾斜部を有するソリッドイマージョンレンズにおいて、前記傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるようにソリッドイマージョンレンズを構成する。【選択図】  図１２
2006344262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光部に向けて傾斜する傾斜部を有するソリッドイマージョンレンズであって、
前記傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていること
を特徴とするソリッドイマーションレンズ。
【請求項２】
前記傾斜面の傾斜角度は、前記集光部に近づくにつれて大きくなるように設けられていること
を特徴とする請求項１記載のソリッドイマージョンレンズ。
【請求項３】
少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、
前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていること
を特徴とする光学ピックアップ装置。
【請求項４】
少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、記録媒体に光を集光して記録及び／又は再生を行う光学ピックアップ装置と、前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、
前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なっていること
を特徴とする光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソリッドイマージョンレンズ（Solid Immersion Lens：固浸レンズ）と、これを用いた光学ピックアップ装置及び光（もしくは光磁気）記録再生装置に関し、詳しくは、光学レンズの屈折率が大きい材料を用いて集光レンズの開口数を大きくして光（もしくは光磁気）記録媒体に記録再生を行ういわゆるニアフィールド（近接場）光記録再生方式に適用できるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、デジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）に代表される記録媒体（光磁気記録媒体を含む）は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化、大容量化のために、さらに大容量の記録媒体及びこれを記録再生する光記録再生装置（光磁気記録再生装置を含む）が望まれている。
そこで、これらに対応するため、光記録再生装置では、その光源の例えば半導体レーザの短波長化や、集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
【０００３】
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの６３５ｎｍから４００ｎｍ帯に短波長化されたＧａＮ半導体レーザが実用化され、これにより光スポットの小径化が図られつつある。また、例えばそれ以上の短波長化については、２６６ｎｍの単一波長の光を連続発振するソニー株式会社製の遠紫外固体レーザＵＷ−１０１０などが発売されており、更なる光スポットの小径化も図られつつある。また、これ以外にもＮｄ：ＹＡＧレーザの２倍波レーザ（２６６ｎｍ帯）、ダイヤモンドレーザ（２３５ｎｍ帯）、ＧａＮレーザの２倍波レーザ（２０２ｎｍ帯）などの研究、開発が進められている。
【０００４】
また、ソリッドイマージョンレンズに代表される開口数の大きい光学レンズを使って、例えば開口数１以上の集光レンズを実現するとともに、この集光レンズに用いられるソリッドイマージョンレンズの対物面を、その光源波長の１０分の１程度まで記録媒体に近接させることにより記録再生を行う、いわゆる近接場光記録再生方式が検討されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００５】
この近接場光記録再生方式では、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を精度良く光学的なコンタクト状態に維持することが重要である。また、光源から出射されてソリッドイマージョンレンズに入射する光束径が小になるとともに、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離も数十ｎｍ以下程度と非常に小さくなるため、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの傾きマージン、いわゆるチルトマージンが非常に小さくなり、ソリッドイマージョンレンズの形状は大きく制約されることになる。
【０００６】
従来、チルトマージンを考慮したソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）として、図１６（ａ）、（ｂ）に示すようなものが知られている。図１６（ａ）に示すソリッドイマージョンレンズは、超半球形状のレンズの対物面の中心に凸状の集光部を設ける構造とすることで、凸部を除いた対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている（非特許文献１）。また、図１６（ｂ）に示すソリッドイマージョンレンズは、半球形状のレンズの対物面側に円錐形状の傾斜部を設ける構造とすることで、対物面と記録媒体との距離を大きくして、チルトマージンを向上させるようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
このような構成のソリッドイマージョンレンズを例えば光記録再生装置に適用する場合は、ソリッドイマージョンレンズを２軸アクチュエーターを有する光学ピックアップ装置に装着して、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する。また、光磁気記録に用いられる場合は、光学ピックアップ装置に、磁気記録再生に使用される磁気ヘッド装置が組み込まれ、同様に記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの距離を光学的なコンタクト状態に維持する構成とされる。
【特許文献１】特開平５−１８９７９６号公開公報
【特許文献２】特開２００３−１６１８０１号公開公報
【非特許文献１】ISOM’04 Technical Digest pp210-211
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した図１６（ａ）のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面に凸状部を有しているので、記録媒体が回転すると、対物面と記録媒体との間に位置している凸状部の周囲で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上で浮遊しているダストが、ソリッドイマージョンレンズの凸状部の先端部分と記録媒体との間にできる隙間に入り込み、ダストが凸状部の先端付近に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。特に、近接場光記録再生方式においては、凸状部の先端部に設けられた集光部と記録媒体との間隔が極めて短いため（一般的に、７０ｎｍ以下）、この隙間に記録媒体表面近くを浮遊している微小なダストが挟みこまれ易くなるという問題がある。
【０００９】
同様に、上述した図１６（ｂ）のソリッドイマージョンレンズにおいては、対物面側に円錐形状の傾斜部を有しているので、記録媒体が回転すると、傾斜部の先端部付近で空気の流れが発生する。そして、この気流によって、記録媒体上に浮遊しているダストが、傾斜部の先端部分と記録媒体の間に吸い込まれて、傾斜部の先端部に設けられた集光部近傍に付着し、その結果、レンズに入射した光を遮り安定した記録再生が難しくなるという問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上述の問題点を考慮し、ソリッドイマージョンレンズの集光部にダストが付着することなく、安定した光記録再生をすることができるソリッドイマージョンレンズ、光学ピックアップ装置及び光記録再生装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有するソリッドイマージョンレンズであって、前記傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるような構成とする。
【００１２】
好ましくは、前記傾斜面の傾斜角度は、前記集光部に近づくにつれて大きくなるように設けられていることが適当である。
【００１３】
本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと備えた光学ピックアップ装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるような構成とする。
また、本発明は、少なくとも、光源と、ソリッドイマージョンレンズと光学レンズとで構成される集光レンズと、記録媒体に光を集光して記録及び／又は再生を行う光学ピックアップ装置と、前記集光レンズ及び光ピックアップ装置を駆動制御する駆動制御手段とからなる光記録再生装置であって、前記ソリッドイマージョンレンズは、集光部に向けて傾斜する傾斜部を有し、この傾斜部に、複数の傾斜面が設けられ、各傾斜面の傾斜角度が互いに異なるような構成とする。
【００１４】
本発明によるソリッドイマージョンレンズでは、傾斜部に複数の傾斜面を設ける構成とするので、集光部に付着するダストを少なくすることができ、これを用いた光学ピックアップ装置及び光記録再生装置では、安定した近接場光による記録再生をすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のソリッドイマージョンレンズによれば、チルトマージンを従来に比べて大きくできるとともに、集光部に付着するダストを少なくすることができる。
【００１６】
また、本発明のソリッドイマージョンレンズを用いた光学ピックアップ装置及び光再生記録装置によれば、ソリッドイマージョンレンズの集光部に付着するダストを少なくすることができるので、安定した近接場光による記録再生をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例を示す概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、本例においては、情報源１からの情報に基づき例えばディスク状の記録媒体９に記録を行う場合の光照射態様の一例を示し、レーザーダイオード（ＬＤ）等より成る光源３から出射される光は、情報源１により情報信号に対応して変調され、また自動パワー制御手段（ＡＰＣ）２により出力が制御される。そしてこの出射光は、光学部４１においてコリメーターレンズ４により平行光とされ、ビームスピリッター６、ミラー７を介して、ヘッド部４２に入射される。ヘッド部４２には、ソリッドイマージョンレンズ１０及び非球面レンズ等より成る光学レンズ１６から構成される開口数1以上を達成する集光レンズにより、近接場光を記録媒体９に照射する光学系が構成される。ヘッド部４２は、駆動部４３を構成するアクチュエーター８に例えばソリッドイマージョンレンズ１０及び光学レンズ１６が設置されて構成される。そして、光学部４１から出射された光はヘッド部４２により記録媒体９の情報が記録される記録面に近接場光として照射される。なお、光学ピックアップ装置４７は、図に示す点線で囲まれた部分により構成される。
【００２０】
記録媒体９は、これを回転移動する例えば回転手段１５より成る移動機構部４６に保持され、図示しないが例えばヘッド部４２側を記録媒体９の記録面に沿って平行移動する水平移動機構との連動によって、ヘッド部４２から照射される近接場光が記録媒体９の盤面に沿って例えばスパイラル状、同心円状の記録トラックに沿って走査される構成とする。
【００２１】
このようにして配列されたスポットの検出態様について、再び図１を参照して説明する。この場合、記録媒体９から反射された光は、ヘッド部４２を介してビームスプリッター６により反射されて、フォトディテクター（ＰＤ）１２より成る光検出部４４において検出される。そして、このようにして検出された戻り光量が、ギャップサーボ１３に入力され、後述する検出方法に基づいて、検出光量値から制御信号に変換され、ギャップ制御信号が出力され、アクチュエーター８による駆動部４３に入力されてギャップの補正がなされる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが一定に保持される。
【００２２】
図２は、入射光が、ヘッド部４２を介して記録媒体９に入射される入射態様を示した概略構成図である。光源側から順に非球面レンズ１６とソリッドイマージョンレンズ１０が配置され、近接場光を記録媒体９に照射するヘッド部４２は、２軸アクチュエーター等のアクチュエーター８に設置されている。図示の例では、入射光Ａが、ソリッドイマージョンレンズ１０に対して、入射光が全反射する角度で入射される。なお、図２において、一点鎖線ｃは、入射光の光軸を示す。ソリッドイマージョンレンズ１０の記録媒体側端面の集光部２０から記録媒体９に浸みだしている光が、記録媒体９上のスポットを形成する。
【００２３】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、近接場光を用いる記録媒体９に対するソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップｇの検出方法について説明する。図３（ａ）は、記録媒体９とヘッド部４２とのギャップ、すなわちソリッドイマージョンレンズ１０の記録媒体側の端面とのギャップを示す概略構成図であり、図３（ｂ）はギャップに対する全反射戻り光量の変化を示す図である。図３（ａ）において、図２と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２４】
ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが、一般に、入射光の波長の１／４以下とされる近接場光が生じる距離以上である場合、すなわち図３（ｂ）において破線矢印Ｆｆで示すファーフィールド領域では、ソリッドイマージョンレンズ１０の端面で全反射を起こす角度で入射した光は、この端面において入射光は全反射するので、図３（ｂ）に示すように、戻り光量Ｌｒは常に一定である。
【００２５】
一方、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップが、入射光の波長λの略１／４以下（一般に、７０ｎｍ以下）となり、近接場光が生じる距離以下となって破線矢印Ｆｎで示す近接場光領域に入ると、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０から全反射する角度で入射した光の一部が浸みだしてくるので、戻り光量Ｌｒは減少する。そして、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９が接触するところ（すなわちギャップが０の位置）で、記録媒体９に入射光の全てを透過してしまうので、戻り光量Ｌｒはゼロになる。
【００２６】
このような近接場光を生じるギャップ領域における戻り光量の変化は、破線矢印Ｆｎで示す近接場光の領域で生じ、ギャップが略λ／４の位置から記録媒体に近づくにつれて緩やかに戻り光量は減少し始め、中間部分では略線形に減少し、更に記録媒体表面に近づいた領域では再び緩やかに漸減する曲線が得られる。
そこで、この全反射戻り光量がギャップ長に対して一定範囲で略線形に変化することを利用して、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間のギャップを戻り光量から検出し、これをもとにギャップを図３（ｂ）に示すように例えば一定の値ｄに保持する場合、戻り光量Ｌｒがこのギャップに対応する目標値αに保持されるように、ギャップ制御部によりアクチュエーター８等の駆動を行い、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９とのギャップを、例えば２０ｎｍとなるように一定化制御することができる。
【００２７】
次に、本発明を記録再生装置の再生システムに適用した例について説明する。図４は、１つのレーザ等の光源３を用いて、スポットを記録媒体９上に形成する場合の再生装置の概略構成図を示す。図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２８】
この場合、再生ＲＦ信号は、戻り光量をフォトディテクター１２で受光することで検出できる。また、再生ＲＦ信号を、低域通過フィルターを通して観察することで、サーボ信号を検出でき、ギャップサーボ１３へのエラー信号が得られる。これにより、安定なギャップ制御を行うことができ、良好な再生を行うことが可能となる。
【００２９】
図５（ａ）は、ソリッドイマージョンレンズに進入するダストＤが、記録媒体の回転によって生じる空気流によって巻き上げられる際の経路を示す模式図である。また、図５（ｂ）は、ソリッドイマージョンレンズに進入する際のダストＤの進入方向を説明するために用いる平面図である。
【００３０】
まず、Ｘ軸上のＸ＝−１００μｍの位置から放出されたダストＤが、Ｘ軸に沿ってソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに向かって進入を開始する。つぎに、ダストＤは、ある位置までソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに近づくと、記録媒体９の回転によって、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１との間の空間に生じる空気流の影響を受けて、記録媒体９の上方へ巻き上げられる。このとき、ダストＤが、Ｘ軸上においてソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに最も近づいた位置における、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１との間の垂線の線分の長さを、Ｌ１と定義する。また、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１が有する傾斜の角度を、傾斜角度θとし、この傾斜角度θは、光軸ｃと傾斜面１１の断面線との交わりによって生じる角度と定義する。
【００３１】
次に、図６を用いて、ダストＤが記録媒体上で巻き上げられる原理を詳細に説明する。
図６（ａ）は、ソリッドイマージョンレンズと記録媒体との位置関係を示す概略断面図である。
このとき、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１と、記録媒体９との間にできる空間をＳとし、記録媒体９の表面に沿ってソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘに向かって進入するダストＤの進入速度をｖとする。
【００３２】
まず、ダストＤは、記録媒体９の表面に沿って、進入速度ｖでソリッドイマージョンレンズ１０の中心部に向かって進む。一方、記録媒体９が回転することで、空間Ｓに存在する空気に、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１に沿って上方に流れる矢印で示した空気流ｆが発生する。従って、進入速度ｖでソリッドイマージョンレンズ１０の中心ｘに向かって進んでいたダストＤは、ある程度ソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘに近づくと、空気流ｆの影響を受けて記録媒体９の上方に巻き上げられる。
【００３３】
図７は、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とレンズ−ディスク間距離Ｌ１との関係を示した図である。
図７では、ソリッドイマージョンレンズ１０に設けられた傾斜面１１の傾斜角度θを変化させて、上記のＬ１を測定した際の結果を示している。また、図７の縦軸は、先に定義したＬ１（Disk-SIL Gap）を表し、横軸は、９０度から傾斜面の傾斜角度θを引いた値（９０°−θ）を表す。すなわち、横軸が大きくなると、傾斜面１１の傾斜角度θが小さくなる。ここでは、記録媒体９の線速度を６．３ｍ／ｓと設定した上で、ダストＤの放出位置を記録媒体９の表面から１０ｎｍの高さとし、ダストＤの直径は２０ｎｍとする。また、ソリッドイマージョンレンズの中心部ｘに対するダストＤの進入位置は、図５（ｂ）に示したＹ軸上においてｙ＝０の位置とする。
【００３４】
図７に示した結果から明らかなように、横軸（９０°−θ）が１０度のとき、即ちソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１の傾斜角度θが８０度の場合には、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘに進入してくるダストＤは、Ｌ１が１４０ｎｍとなる位置に達すると、記録媒体９の上方に巻き上げられる。つまり、ダストＤは、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０に進入する前に、記録媒体の上方へ巻き上げられることになる。
【００３５】
一方、横軸（９０°−θ）が１０度以下のとき、即ち傾斜面１１の傾斜角度θが８０度以上のとき、及び横軸（９０°−θ）が２０度以上のとき、即ち傾斜面１１の傾斜角度θが７０度以下の場合には、進入するダストＤが記録媒体の上方へ巻き上げられることはない。特に、横軸（９０°−θ）が２０度以上の場合には、縦軸のＬ１は２０ｎｍであり、つまりダストＤの直径と同じ値となるので、ダストＤは記録媒体９の表面から巻き上げられることなく、そのままソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘに進入することになる。その結果、ダストＤは、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０と記録媒体９との間に挟みこまれて、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０に付着する。
【００３６】
次に、図８を用いて、図７に示した結果について考察する。
図８（ｃ）は，横軸（９０°−θ）が１０度のとき，即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜面１１の傾斜角度θが８０度のときの結果を説明する図である。
記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０との間に生じる空気流ｆの速度分布は、記録媒体９の移動による空気を加速させようとする力と、静止したソリッドイマージョンレンズ１０による空気を静止させようとする力，空気流自体の慣性力，および静圧差によって決まる。
【００３７】
ここで、静圧は、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９の距離が狭くなるにつれて高くなる。例えば、ソリッドイマージョンレンズ１０が、図８（ａ）〜（ｃ）のような傾斜面１１を有している場合，記録媒体上における位置ｘ２の静圧ｐ２は、位置ｘ１の静圧ｐ１よりも大きくなり、空気流を減速させる原因となる。また、位置ｘ１と位置ｘ２との間の静圧差は、角度（９０°−θ）が大きくなるほど，即ち、傾斜角度θが小さくなるほど大きくなる。
【００３８】
図８（ｃ）には、位置ｘ１における空気流ｆの速度分布が、矢印によって模式的に示されている。空気流の速度分布は、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心に向う速度方向を正とすると、記録媒体９近くでは記録媒体９の移動により正の速度分布となるが、記録媒体９から離れるに従い、速度は静圧差により減少し，高さｈαで速度の方向が逆転し負の速度分布となる。この負の速度分布を有する範囲が、図６（ａ）で示したように空気流ｆによりダストＤが巻き上げられる領域に相当する。さらに記録媒体から離れた位置に静止しているソリッドイマージョンレンズ１０に近づくと、負の速度は小さくなり、ソリッドイマージョンレンズ面１１で０となる。従って、ダストＤを巻き上げる空気流が生じる境界の高さｈαがダストＤの高さよりも低くなる位置において、ダストＤは、ソリッドイマージョンレンズの中心部ｘに侵入する前に、記録媒体９の上方に巻き上げられるものと考えられる。
【００３９】
図８（ｂ）は，横軸（９０°−θ）が２０度以上のとき，即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜面１１の傾斜角度θが７０度以下のときの結果を説明する図である。
この場合，図８（ｃ）と比較すると、角度（９０°−θ）が大きくなるので、位置ｘ１と位置ｘ２の静圧差は大きくなる。しかし、位置ｘ１における空気流の速度分布の向きが逆転する高さｈαを比較すると，高さｈαは、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ中心部ｘの距離ｈ０と比べて高い位置となる。従って、記録媒体９表面近くのダストＤは、ソリッドイマージョンレンズの中心部ｘにより近い位置ｘ２に進入するまで、記録媒体９から巻き上げられることが無く，そのままソリッドイマージョンレンズの中心部ｘ近くにまで進入する可能性が高いと考えられる。
【００４０】
図８（ａ）は，横軸（９０°−θ）が１０度以下のとき，即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜面１１の傾斜角度θが８０度以上のときの結果を説明する図である。
この場合，図８（ｃ）と比較すると、角度（９０°−θ）が小さくなり、位置ｘ１と位置ｘ２の静圧差が小さくなるので，空気流の速度分布の逆転そのものが発生せず，ダストＤはソリッドイマージョンレンズ１０の中心部ｘまで進入するものと考えられる。
【００４１】
図９（ａ）は、記録媒体９上に巻き上げられたダストＤを示す模式図である。また、図９（ｂ）は、ダストＤがソリッドイマージョンレンズに進入する方向を説明するために用いる平面図である。
図９において、図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。ダストＤは、図９（ｂ）に示したＸ軸上を、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心点ｘに向かって進入するが、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１と記録媒体９との間に生じる空気流ｆによって、記録媒体９上に巻き上げられる。ここで、記録媒体９上に巻き上げられたダストＤの中心と記録媒体９の表面との距離をＬ２と定義する。
【００４２】
図１０は、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とダスト−ディスク間距離Ｌ２との関係を示した図である。
図１０では、ソリッドイマージョンレンズ１０に設けられた傾斜面１１の傾斜角度θを変化させて、Ｌ２を測定した結果を示す。図の縦軸は、図９（ａ）で定義したＬ２を示し、横軸は、９０度からソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１の傾斜角度θを引いた値（９０°−θ）を示す。ここでは、記録媒体９の線速度を６．３ｍ／ｓに設定し、ダストＤの放出位置を、記録媒体９の表面から５０ｎｍの高さとし、ダストＤの直径を１００ｎｍとする。また、ソリッドイマージョンレンズの中心部ｘに対するダストＤの進入位置は、図５（ｂ）に示したＹ軸上においてｙ＝０の位置とする。
【００４３】
図１０に示した結果から、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心ｘに進入してきたダストＤは、ソリッドイマージョンレンズ１０に設けられた傾斜面１１の傾斜角度θが小さくなるにつれて、記録媒体９上に高く巻き上げられることがわかる。
【００４４】
図１１は、図１０のダストＤの径を変えて、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とダスト−ディスク間距離Ｌ２との関係を示した図である。
図１１では、ソリッドイマージョンレンズ１０に設けられた傾斜の角度θを変化させてＬ２を測定したものである。縦軸は、図９（ａ）で定義したＬ２を示し、横軸は、９０度からソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜部１１に設けられた角度θを引いた値（９０°−θ）を示している。ここでは、記録媒体９の線速度を６．３ｍ／ｓに設定し、ダストＤの放出位置を、記録媒体９の表面から１００ｎｍの高さとし、ダストＤの直径を２００ｎｍとする。また、ソリッドイマージョンレンズの中心部ｘに対するダストＤの進入位置は、図５（ｂ）に示したＹ軸上においてｙ＝０の位置とする。
【００４５】
図１１に示した結果から明らかなように、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心に進入してきたダストＤは、ソリッドイマージョンレンズ１０に設けられた傾斜面１１の傾斜角度θが小さくなるにつれて、記録媒体９上に高く巻き上げられることがわかる。
【００４６】
図１０、図１１で示した結果から、記録媒体９の表面からある程度離れた位置に浮遊するダストＤの場合は、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１の傾斜角度θが小さくなるほど、記録媒体９上を高く舞い上がることがわかる。その結果、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０にダストＤが付着する可能性が低くなる。これは、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面部１１の傾斜角度θが小さくなるにつれて、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズ１０との間に形成される空間Ｓに存在する空気の体積が大きくなり、すなわち流体量に比例して空気流ｆが強くなり、記録媒体９の表面からある程度離れた位置に浮遊するダストＤは、高い位置に巻き上げられるようになると考えられるからである。
【００４７】
以上の考察から、近接場光を利用する場合に用いるソリッドイマージョンレンズは、記録媒体９の表面から近い位置に浮遊するダストＤと、記録媒体９の表面から遠い位置に浮遊するダストＤとの両者を考慮して、ソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜面１１に設けられる傾斜角度θを決定する必要があることが理解できる。
【００４８】
次に、上述した考察をふまえた本発明のソリッドイマージョンレンズの形状について説明する。
図１２（ａ）は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの形態例の断面図である。また、図１２（ｂ）は、このソリッドイマージョンレンズの形状の理解を容易にするための平面図である。
【００４９】
本例におけるソリッドイマージョンレンズ１０は、球状部３１と凸状部３２とから構成されている。球状部３１は、超半球状を有するように形成されている。また、凸状部３２は、球状部３１と連接して、円錐形状を有するように形成されている。凸状部３２の先端部には集光部２０が設けられ、集光部２０には、記録媒体９と対向する平面を有する対物面が形成されている。また、凸状部３２には、傾斜部として、集光部２０へ向かって傾斜する傾斜面１１が設けられている。さらに、この傾斜面１１には、それぞれの傾斜角度θが異なっている第１傾斜面１１αと第２傾斜面１１βとが形成されている。
【００５０】
図１３は、図１２に示したソリッドイマージョンレンズの集光部付近の拡大図である。
レンズの傾斜面１１には、集光部２０に連接して第１傾斜面１１αが形成されており、この第１傾斜面１１αに連接して第２傾斜面１１βが形成されている。また、第１傾斜面１１αは、傾斜角度θαを有しており、第２傾斜面１１βは、傾斜角度θβを有している。
本例のソリッドイマージョンレンズ１０においては、第１傾斜面１１αの傾斜角度θαが、第２傾斜面１１βの傾斜角度θβよりも大きくなるように形成されている。また、図７に示した結果に基づいて、第１傾斜面１１αの傾斜角度θαが、約８０度になるように形成されている。ここで、傾斜面に設けられた傾斜角度θとは、光軸ｃに平行な線と傾斜面の断面線とが交わって作られる角度をいう。
【００５１】
このように、本例のソリッドイマージョンレンズ１０によれば、凸状部３２の傾斜面１１に、それぞれの傾斜角度θが異なる複数の傾斜面１１α、１１βを形成しているので、まず、記録媒体９の表面から離れた位置に浮遊するダストＤを、傾斜角度θの小さい第２傾斜面１１βの部分で記録媒体上に巻き上げることができ、次に、記録媒体９の表面近くであって近接場光が生じる範囲に浮遊するダストＤを、集光部２０の近くに設けた傾斜角度θの大きい第１傾斜面１１αの部分で巻き上げることができる。すなわち、このように傾斜面１１の傾斜角度を２段階とすることで、ソリッドイマージョンレンズ１０の中心部に進入するダストを段階的に除去することができる。このため、効率よくダストを除去することができるので、ソリッドイマージョンレンズ１０の耐ダスト性を向上させることができる。
【００５２】
また、傾斜面１１に設けられた複数の傾斜面が有する各傾斜角度θを、ソリッドイマージョンレンズ１０の集光部２０に近づくにつれて大きくなるように形成することで、近接場光を利用するような場合であっても、進入するダストを的確に除去することができ、ソリッドイマージョンレンズ１０の耐ダスト性を向上させることができる。
【００５３】
また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０を用いた光学ピックアップ装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間にダストＤが挟み込まれる可能性が低くなるので、近接場光を用いる場合であっても安定した光のピックアップ動作を行うことができる。また、本例のソリッドイマージョンレンズ１０を用いた光記録再生装置によれば、ソリッドイマージョンレンズ１０と記録媒体９との間にダストＤが挟み込まれる可能性が低くなるで、近接場光を用いる場合であっても、ギャップサーボが破綻しない安定した記録再生動作を行うことができる。
【００５４】
図１４は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの別の形態例を示す断面図である。
ソリッドイマージョンレンズ１０の凸状部３２の傾斜面１１には、集光部２０に連接して第１傾斜面１１αが形成されており、この第１傾斜面１１αに連接して第２傾斜面１１βが形成されている。さらに、第２傾斜面１１βに連接して第３傾斜面１１γが形成されており、この第３傾斜面１１γに連接して、第４傾斜面１１δが形成されている。傾斜面１１α、１１β、１１γ、１１δは、それぞれ傾斜角度θα、θβ、θγ、θδを有しており、傾斜角度がθα＞θβ＞θγ＞θδとなるように傾斜面が形成されている。なお、傾斜部１１に形成される傾斜面の数は、集光部２０に近づくにつれて傾斜角度が大きくなるようなものであれば、本例の傾斜面の数に限定されることはない。また、このように凸状部３２に設けられる傾斜面１１の傾斜角度θの大きさを少しずつ変えて形成することで、ソリッドイマージョンレンズ１０に傾斜面を形成する作業を容易にすることができる。
【００５５】
図１５は、図１２に示したソリッドイマージョンレンズを記録媒体にセットした際の断面図である。
図１５において、図１２と対応する部分には、同一符号を付して重複説明を省略する。本例のソリッドイマージョンレンズ１０では、第１傾斜面１１αと第２傾斜面１１βとの境目における記録媒体９との距離Ｌ３が、略５０ｎｍ以下となるように設定される。即ち、ソリッドイマージョンレンズ１０の第２傾斜面１１βにおいては、第２傾斜面１１βから記録媒体９表面までの距離が５０ｎｍ以上となるように設定されている。
【００５６】
なお、上述したソリッドイマージョンレンズ１０の凸状部３２の形状は、円錐形状に限られることはなく、角錐形状としてもよい。また、凸状部３２に設けられた傾斜面１１の傾斜角度は、レンズに入射したレーザの入射光を妨げないような角度で設定されている。    また、光磁気記録媒体に対する近接場光記録再生方式においては、記録時及び／又は再生時に磁界が必要になることから、ソリッドイマージョンレンズの対物面の一部又はその周囲に磁気コイル等を取り付けて構成してもよい。
【００５７】
また、ソリッドイマージョンレンズの材料としては、上述したように、使用する光記録再生装置、光学ピックアップ装置の装備するレーザ光源の波長に対して、屈折率が大きく、透過率が大きく、光吸収が小さいものが材料として好適である。たとえば、高屈折率ガラスである（株）オハラ社製のＳ−ＬＡＨ７９（商品名）や、高屈折率セラミックス、高屈折率単結晶材料であるＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｉＣ、ＫＴａＯ３、ダイヤモンドなどが好ましい。
【００５８】
また、これらレンズ材料は、アモルファス構造、もしくは単結晶の場合には立方晶構造であることが、望ましい。レンズ材料がアモルファス構造、もしくは立方晶構造である場合、結晶方位によりエッチング速度やエッチング特性が変化しないため、公知である半導体などの加工に使用されるエッチング方法や装置が利用可能である。
【００５９】
更に、ソリッドイマージョンレンズの円錐形状などの凸状部先端に設ける対物面の平坦部の加工については、公知である半導体加工に利用されているエッチング方法や装置が利用可能であり、特に、微細な先端部の加工については、たとえば、（株）日立製作所製の集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（商品名）などのフォーカスイオンビーム加工方法、及び加工装置を利用するのが好ましい。また、ボールレンズを切削、研磨することによって、ソリッドイマージョンレンズを形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明による光学ピックアップ装置における記録媒体への光の入射態様を示す概略構成図である。
【図３】図３（ａ）は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置の記録媒体とヘッド部とのギャップを示す概略構成図である。図３（ｂ）は、近接場光を用いた光学ピックアップ装置の記録媒体におけるギャップと戻り光量との関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明による光学ピックアップ装置を備えた光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図５】図５（ａ）は、ダストＤが、空気流によって記録媒体上を移動する際の経路を示す模式図である。図５（ｂ）は、ダストＤが、ソリッドイマージョンレンズに進入する向きを説明するために用いるソリッドイマージョンレンズの平面図である。
【図６】図６（ａ）は、記録媒体とソリッドイマージョンレンズとの間に生じる空気流を説明するために用いるソリッドイマージョンレンズと記録媒体の概略断面図である。図６（ｂ）は、記録媒体９とソリッドイマージョンレンズの傾斜面１１との距離ｈと進入速度ｖとの関係を示した図である。
【図７】図７は、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とレンズ−ディスク間距離Ｌ１との関係を示した図である。
【図８】図８（ａ）は、横軸（９０°−θ）が１０度以下のとき、即ちソリッドイマージョンレンズ１０の傾斜角度θが８０度以上のときの結果を説明するための図である。  また、図８（ｂ）は、横軸（９０°−θ）が２０度以上のとき、即ちソリッドイマージョンレンズの傾斜角度θが７０度以下のときの結果を説明するための図である。また、図８（ｃ）は、横軸（９０°−θ）が１０度のとき、即ち、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度θが８０度のときの結果を説明するための図である。
【図９】図９（ａ）は、ソリッドイマージョンレンズと記録媒体との間に浮遊するダストＤの状態を示す模式図である。図９（ｂ）は、ダストＤがソリッドイマージョンレンズに進入する方向を説明するために用いる平面図である。
【図１０】図１０は、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とダスト−ディスク間距離Ｌ２との関係を示した図である。
【図１１】図１１は、図１０のダストＤの径を変えて、ソリッドイマージョンレンズの傾斜角度とダスト−ディスク間距離Ｌ２との関係を示した図である。
【図１２】図１２は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図１２に示したソリッドイマージョンレンズの集光部近傍の拡大断面図である。
【図１４】図１４は、本発明によるソリッドイマージョンレンズの別の形態の例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明によるソリッドイマージョンレンズに設けられた第１傾斜面近傍の拡大図である。
【図１６】図１６（ａ）及び（ｂ）は、従来のソリッドイマージョンレンズの断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
９・・記録媒体（ディスク）、１０・・ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）、１１・・傾斜部、１１α・・第１の傾斜面、１１β・・第２の傾斜面、２０・・集光部、３１・・球状部、３２・・凸状部、４３・・駆動部、４４・・光検出部、４５・・制御部、４７・・光学ピックアップ装置、θ・・傾斜角度、Ｌ１・・ディスク−レンズ距離、Ｌ２・・ディスク−ダスト距離、ｃ・・光軸、Ｓ・・空間、ｖ・・進入速度、Ｄ・・ダスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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